Avointen järjestelmien vuorovaikutuksen tasot. Open Systems Interconnection Model

Arkkitehtuurin alla tietokoneverkko ymmärretään sen kuvaukseksi yleinen malli. Eri arkkitehtuurien verkkojen yhdistämisongelman ratkaisemiseksi IOC (International Certification Organization, englanti - ISO) on kehittänyt arkkitehtuurin malli avoimet järjestelmät .

Avoin systeemi- järjestelmä, joka toimii vuorovaikutuksessa muiden järjestelmien kanssa hyväksyttyjen standardien mukaisesti.

Viitemalli avointen järjestelmien vuorovaikutus (OSI -– AvataJärjestelmätYhteenliittäminen)

Avointen järjestelmien vuorovaikutusmalli koostuu seitsemästä tasosta.

7 taso - sovelletaan- tarjoaa tukea hakuprosesseille loppukäyttäjät. Tämä taso määrittää tietyssä tietokoneverkossa toteutettujen tehtävien joukon. Se sisältää myös kaikki tarvittavat palveluelementit sovellusohjelmia käyttäjä. Jotkut verkkokäyttöjärjestelmän tehtävät voidaan siirtää sovelluskerrokseen.

Taso 6 - edustaja- määrittelee mallissa datasyntaksin, ts. tietojen esittäminen. Se takaa tietojen esittämisen tietyssä järjestelmässä hyväksytyissä koodeissa ja muodoissa.

Taso 5 - istunto- toteuttaa viestintäistunnon muodostamisen ja ylläpidon kahden tilaajan välillä kautta viestintäverkko. Se mahdollistaa tiedonsiirron sovellusohjelman määrittelemässä tilassa tai tarjoaa mahdollisuuden valita vaihtotila. Istuntokerros ylläpitää ja lopettaa viestintäistunnon.

Kolme ylätasoa on yhdistetty alle yleinen nimi- prosessi tai hakuprosessi. Nämä tasot määrittävät tietokoneverkon toiminnalliset ominaisuudet sovellusjärjestelmänä.

4 taso - kuljetus- Tarjoaa rajapinnan prosessien ja verkon välille. Se perustaa loogisia kanavia prosessien välille ja varmistaa prosessien välillä vaihdettujen tietopakettien välittämisen näiden kanavien kautta. Kuljetuskerroksen muodostamia loogisia kanavia kutsutaan siirtokanaviksi.

Muovipussi- joukko tavuja, jotka verkon tilaajat lähettävät toisilleen.

Taso 3 - verkko - määrittelee käyttäjädatapäätelaitteen rajapinnan pakettikytkentäiseen verkkoon. Se vastaa myös pakettien reitityksestä viestintäverkossa ja verkkojen välisestä kommunikaatiosta - se toteuttaa verkkotyöskentelyä.

Taso 2 - kanava - datalinkkitaso - toteuttaa tiedonsiirtoprosessin kautta tietokanava. Tietokanava on looginen kanava, joka on muodostettu kahden fyysisellä kanavalla yhdistetyn tietokoneen välille. Tietolinkkikerros ohjaa tietovirtaa kehysten muodossa, joihin informaatiopaketit pakataan, havaitsee siirtovirheet ja toteuttaa tiedonpalautusalgoritmin epäonnistumisten tai tietojen katoamisen yhteydessä.

Taso 1 - fyysinen - suorittaa kaikki tarvittavat toimenpiteet viestintäkanavassa. Sen päätehtävänä on ohjata tiedonsiirtolaitteistoa ja siihen kytkettyä viestintäkanavaa.

Viestien käsittely OSI-mallin kerroksilla

Sovellettu

Edustaja

Istunto

Kuljetus

Kanava

Fyysinen

Kun tietoa siirretään sovellusprosessista verkkoon, sitä käsittelevät avoimen järjestelmän vuorovaikutusmallin kerrokset. Tämän käsittelyn tarkoitus on, että jokainen taso lisää prosessitietoihin oman otsikkonsa - palveluinformaation, jota tarvitaan viestien osoittamiseen ja joihinkin ohjaustoimintoihin. Linkkikerros lisää otsikon lisäksi myös perävaunun - ohjaussekvenssin, jonka avulla varmistetaan viestin oikea vastaanotto viestintäverkosta.

Fyysinen kerros ei lisää otsikkoa. Otsikoilla ja trailereillä kehystetty viesti menee tietoliikenneverkkoon ja saapuu tietokoneverkon tilaajatietokoneille. Jokainen viestin vastaanottava tilaajatietokone purkaa osoitteiden salauksen ja määrittää, onko viesti tarkoitettu sille.

Samanaikaisesti tilaajatietokoneessa tapahtuu käänteinen prosessi - otsikoiden lukeminen ja katkaisu avointen järjestelmien vuorovaikutusmallin tasoilla. Jokainen taso vastaa vain otsikkoon. Alemmat tasot eivät huomaa tai muuta ylempien tasojen otsikoita - ne ovat "läpinäkyviä" alemmille tasoille. Siten OSI-mallin tasojen läpi siirryttäessä tieto lopulta saavuttaa prosessin, johon se oli osoitettu.

Seitsemän tason mallin edut.

Jos rajapinnat on yksilöllisesti määritelty tasojen välillä, yhden tason muuttaminen ei aiheuta tarvetta tehdä muutoksia muille tasoille. Siten tasoilla on suhteellinen riippumattomuus toisistaan.

On tarpeen tehdä vielä yksi huomautus liittyen OSI-mallikerrosten toteuttamiseen todellisissa tietokoneverkoissa. Mallitasojen kuvaamat toiminnot tulee toteuttaa joko laitteistolla tai ohjelmien muodossa.

Fyysisen kerroksen toiminnot toteutetaan aina laitteistossa. Nämä ovat sovittimia, tiedonsiirtomultipleksereita, verkkokortit jne.

Jäljellä olevien tasojen toiminnot toteutetaan ohjelmistomoduulien - ohjaimien - muodossa.

Vuorovaikutusmalli LANille

Lähiverkkojen seitsentasoiseen avoimien järjestelmien vuorovaikutusmalliin tehtiin jonkin verran modernisointia lähiverkossa käytettävän fyysisen siirtovälineen vaatimusten huomioon ottamiseksi. Tietolinkkikerros jaettiin kahteen alikerrokseen. LLC (Logical Link Control) -alitaso tarjoaa loogisen linkin ohjauksen, ts. suorittaa toiminnot itse linkkikerros. MAC (Media Access Control) -alikerros tarjoaa median käytön hallinnan.

Tietojen siirto- ja käsittelyprosessin hallinta verkossa edellyttää seuraavien menettelyjen standardointia:

  • tietokoneresurssien ja tietoliikennejärjestelmien allokointi ja vapauttaminen;
  • yhteyksien luominen ja purkaminen;
  • tietojen reititys, koordinointi, muuntaminen ja siirto;
  • lähetyksen tarkkuuden valvonta;
  • bugikorjauksia jne.

Nämä tehtävät ratkaistaan ​​käyttämällä protokollia ja standardeja, jotka määrittelevät menettelyt verkkoelementtien vuorovaikutukselle luotaessa viestintää ja siirrettäessä tietoja. pöytäkirja on joukko sääntöjä ja menetelmiä tietokoneverkkoobjektien vuorovaikutukseen.
Tarve standardoida protokollia on tärkeää, jotta verkot ymmärtävät toisiaan vuorovaikutuksessa.
Protokollat ​​ovat verkoille sitä, mitä kieli on ihmisille. Eri kieliä puhuessaan ihmiset eivät välttämättä ymmärrä toisiaan eivätkä eri protokollia käyttäviä verkkoja. Protokollan tehokkuus, luotettavuus ja yksinkertaisuus määräävät, kuinka tehokasta ja kätevää henkilön yleinen työ verkossa on.
Kansainvälinen standardointijärjestö ISO on kehittänyt standardiprotokollien järjestelmän nimeltä avointen järjestelmien vuorovaikutusmallit(OSI), usein myös kutsutaan viite avoimien järjestelmien seitsemän tason looginen malli.
Avoin systeemi - järjestelmä, joka on käytettävissä vuorovaikutuksessa muiden järjestelmien kanssa hyväksyttyjen standardien mukaisesti.
Tämä protokollajärjestelmä perustuu kaikkien vuorovaikutusmenettelyjen jakamiseen erillisiin pieniin tasoihin, joille jokaiselle on helpompi luoda standardialgoritmeja niiden rakentamista varten.
OSI-malli edustaa eniten yleisiä suosituksia Yhteensopivien verkkoohjelmistotuotteiden standardien rakentamisessa se toimii myös perustana valmistajille kehitettäessä yhteensopivia verkkolaitteita. Tällä hetkellä avoimien järjestelmien yhteenliittämismalli on suosituin verkkoarkkitehtuurimalli.
SISÄÄN yleinen tapaus verkossa tulee olla 7 toimintatasoa (taulukko 1.1).

Taulukko 1.1. OSI-mallin kerrokset

OSI-kerros

Tarkoitus

Esimerkkejä protokollista

7 Sovellettu

Tarjoaa käyttäjien sovellusprosesseille keinon päästä käsiksi verkkoresursseihin; on käyttöliittymä käyttäjäohjelmien ja verkon välillä. On käyttöliittymä

X.400, NCR HTTP, SMTP, FTP, FTAM, SAP, DNS, Telnet jne.

6 katselukertaa

Asennat vakiomenetelmiä dataesitykset, jotka ovat hyödyllisiä kaikille vuorovaikutuksessa oleville objekteille sovellustaso. Siinä on käyttöliittymä sovellusohjelmiin

5 istunto

Tarjoaa työkalut, joita verkkoyksiköt voivat järjestää, synkronoida ja hallita tiedonvaihtoa keskenään

X.225, RPC, NetBEUI jne.

4 Kuljetus

Tarjoaa luotettavan, kustannustehokkaan ja läpinäkyvän tiedonsiirron vuorovaikutuksessa olevien istuntotason objektien välillä

X.224, TCP, UDP, NSP, SPX, SPP, RH jne.

3 Verkko

Tarjoaa tiedonsiirron reitityksen verkossa, perustaa loogisen kanavan objektien välille siirtokerroksen protokollien toteuttamiseksi

X.25, X.75, IP, IPX, IDP, TH, DNA-4 jne.

2 kanavaa

Tarjoaa verkkokerroksen objektien suoran viestinnän, toiminnalliset ja proseduurit sen tukemiseksi verkkokerroksen protokollien tehokkaaseen toteuttamiseen

LAP-B, HDLC, SNAP, SDLC, IEEE 802.2 jne.

1 Fyysinen

Muodostaa fyysisen tiedonsiirtovälineen, muodostaa yhteydet verkkoobjektien ja tämän välineen välille

Ethernet, Arcnet, Token Ring, IEEE 802.3, 5

Sovelluskerros(sovellus) - hallitsee käyttäjäohjelmien käynnistäminen, niiden suorittaminen, tiedon syöttö/tulostus, päätelaitteiden hallinta, verkonhallinta. Tällä tasolla varmistetaan, että käyttäjille tarjotaan erilaisia ​​sen ohjelmien käynnistämiseen liittyviä palveluita. Tällä tasolla toimivat tekniikat, jotka ovat kuin tiedonsiirron ylärakenne.
Esityskerros(esitys)- verkon kautta siirretyn tiedon tulkinta ja muuntaminen sovellusprosesseille sopivaan muotoon. Käytännössä monet tämän kerroksen toiminnoista ovat mukana sovelluskerroksessa, joten esityskerroksen protokollia ei ole kehitetty eikä niitä käytännössä käytetä monissa verkoissa.
Istuntokerros(istunto)- sovellusprosessien välisten viestintäistuntojen järjestäminen ja toteuttaminen (verkkotilaajien välisen istunnon alustaminen ja ylläpito, jonojen ja tiedonsiirtomuotojen hallinta). Monet tämän kerroksen toiminnoista, kuten yhteyksien muodostaminen ja säännöllisen tiedonvaihdon ylläpitäminen, toteutetaan itse asiassa kuljetuskerroksessa, joten istuntokerroksen protokollien käyttö on rajallista.
Kuljetuskerros (kuljetus)- datan segmentoinnin ja tiedonsiirron hallinta lähteestä kuluttajalle (eli ohjaustietojen vaihto ja loogisen kanavan muodostaminen tilaajien välille tiedonsiirron laadun varmistamiseksi). Kuljetuskerroksen protokollia on kehitetty erittäin laajasti ja niitä käytetään intensiivisesti käytännössä. Tällä tasolla kiinnitetään paljon huomiota luotettavuuden hallintaan lähetettyä tietoa.
Verkkokerros(verkko)- loogisen tiedonsiirtokanavan hallinta verkossa (tietojen osoitus ja reititys). Jokainen verkon käyttäjä käyttää välttämättä tämän tason protokollia ja hänellä on oma ainutlaatuinen verkko-osoitteensa, jota verkkokerroksen protokollat ​​käyttävät. Tällä tasolla suoritetaan tietojen strukturointi - jaetaan se paketeiksi ja annetaan verkko-osoitteita paketeille.
Tietolinkkikerros(datayhteys)- fyysisen tiedonsiirtokanavan muodostaminen ja hallinta verkkotason objektien välillä (loogisten kanavien perustaminen, ylläpito ja katkaiseminen), fyysisten yhteyksien "avoimuuden" varmistaminen, siirtovirheiden seuranta ja korjaaminen.
Fyysinen kerros(fyysinen)- yhteyksien muodostaminen, ylläpitäminen ja päättäminen fyysiseen verkkokanavaan. Hallinto toteutetaan tasolla bittiä digitaaliset (pulssit, niiden amplitudi, muoto) ja analogiset (jatkuvan signaalin amplitudi, taajuus, vaihe).

Tasojen välillä siirretyillä tietolohkoilla on vakiomuoto: otsikko, palvelutiedot, data, traileri. Jokainen taso, kun se lähettää tietolohkon alemmalle tasolle, tarjoaa sille oman otsikkonsa. Alempi taso havaitsee ylemmän tason otsikon lähetetyksi dataksi.

Kunkin tason työkalut selvittävät oman tasonsa protokollan ja rajapinnat naapuritasojen kanssa.
Nämä johtamistasot voidaan yhdistää ryhmiin eri kriteerien mukaan:
- tasot 1, 2 ja osittain 3 toteutetaan pääosin laitteistolla; ylemmät tasot 4 - 7 ja osittain 3 ovat ohjelmiston tarjoamia;

Tasot 1 ja 2 vastaavat fyysisiä yhteyksiä; tasot 3-6 ovat kiireisiä lähetyksen organisoinnissa, välittämisessä ja tiedon muuntamisessa tilaajalaitteiden kannalta ymmärrettävään muotoon; Taso 7 varmistaa käyttäjien sovellusohjelmien suorittamisen.

  • 3. Tiedonsiirtotekniikat. Ethernet, Token Ring, ISDN, X.25, Frame Relay.
  • 4. Yhdyskäytävälaitteet: toistimet, sillat, reitittimet, yhdyskäytävät. Kytkentä- ja reititysmenetelmät. Tapoja parantaa verkon suorituskykyä
  • 5. Vertaisverkot ja palvelinverkot: vertailuominaisuudet. Erikoistuneiden palvelimien päätyypit.
  • 6. Internetin teknologinen perusta. Osoitejärjestelmä (IP-osoitteet, verkkotunnukset, DNS-järjestelmä). Perustietoliikenneprotokollat ​​verkossa.
  • 7. Käyttäjän perustekniikat Internetissä työskentelyyn. WWW, FTP, TELNET, SÄHKÖPOSTI. Tietojen etsiminen Internetistä.
  • 9. Tietokannat: tiedot, tietomalli, tietokanta, tietokannan hallintajärjestelmä, tietojärjestelmä. Tietomallit. Relaatiotietomalli.
  • 12. Tietojärjestelmien suunnittelu. Elinkaarirakenne ja mallit.
  • 13. Yritysrakenteen mallintaminen ja esittäminen. IDEF0-kaaviot.
  • 14. Tietovirtojen mallintaminen ja esittäminen. DFD-kaaviot.
  • 16. Asiantuntijajärjestelmät (ES): käsite, tarkoitus, arkkitehtuuri, erityispiirteet. ES:n luokitus. ES-kehityksen vaiheet.
  • 17. Asiantuntijajärjestelmien tietopohjat. Tiedon esitystavat: loogiset mallit, tuotantosäännöt, kehykset, semanttiset verkot.
  • 18 Tietoa. Tiedon tyypit. Tiedon poimintamenetelmät: kommunikatiiviset, tekstilliset.
  • 19 Ohjelmointikielet, niiden ominaisuudet (Prolog, Delphi, C++).
  • 20. Ohjelmointikielet, niiden ominaisuudet (PHP, Perl, JavaScript).
  • 21. Venäjän federaation tietoturvan varmistamisen tavoitteet, tavoitteet, periaatteet ja pääsuuntaukset. Tietojen oikeudellinen, organisatorinen, tekninen ja tekninen suojaus.
  • 22. Sähköiset julkaisut: käsite, kokoonpano. EI:n luokitus. EI:n rekisteröinti.
  • 23. Tietolähteet: käsite, koostumus. Valtion tietolähteet.
  • 24. Henkilökohtaisen tietokoneen käyttöjärjestelmä resurssienhallinnan välineenä (tutkittavan käyttöjärjestelmän esimerkkiä käyttäen). Käyttöjärjestelmän rakenne ja komponentit.
  • 25. Haittaohjelmat: luokitukset, tunnistus- ja poistomenetelmät.
  • 26 Verkkosovellusten rakenne. HTTP-protokolla. Eväste. Web-sovellusten toiminnot. CGI-protokolla.
  • 27 IS-toiminnan luotettavuuden varmistaminen. Tapahtumat. OLTP-järjestelmät.
  • 28. Ohjelmistotuotteen ergonomiset tavoitteet ja laatuindikaattorit.
  • 31. Tiedonhallinta: käsite ja päätoiminnot.
  • 33 Standardointi ohjelmistojen alalla. Ohjelmistojen dokumentointistandardit.
  • 34. Tietojärjestelmien laadullisten ja määrällisten ominaisuuksien arviointi. Mallit ohjelmistojen ja tietotuen luotettavuusominaisuuksien arvioimiseksi. Tietojärjestelmien luotettavuuden varmistamisen peruskäsitteet, indikaattorit ja menetelmät.
  • 36. Informatisoinnin alan innovatiivisten ohjelmien toteutuksen piirteet (informatisoinnin alan tietopolitiikan ominaisuudet, IS:n projektinmuodostuksen ja toteutuksen periaatteet, informatisointiprojektien hallinta).

Luento 3

Kysymyksiä luennolle 2.

1.Mihin alijärjestelmiin PSTN on jaettu?

2. Mitkä hierarkkiset tasot PSTN:llä on?

3. Miten TMgUS liittyvät TMnUS:aan?

4. Mihin ABC-indeksiä käytetään? yritysten verkot?

3. Millä keinoin yhteys muodostetaan järjestelmissä, joissa on CC?

4. Mikä on verkkoyhteys CC:n kanssa, looginen vai fyysinen?

5. Mitä toimintoja STP-solmu suorittaa signaloinnin aikana SS No. 7:n kautta?

6. Mikä signalointiverkkosolmu asennetaan huollettaessa ZUS-TMgUS-yhteyttä SS-kanavalla nro 7?

Verkoissa olevien laitteiden vuorovaikutuksen periaatteiden virtaviivaistamiseksi Kansainvälinen standardointijärjestö ISO (International Organisation of Standardization) ehdotti seitsentasoista referenssiviestintämallia ”Open Systems Interconnection” (OSI) tai (Open). Järjestelmän yhteenliittäminen,OSI). OSI-mallista tuli perusta järjestelmien yhteentoimivuutta koskevien standardien kehittämiselle. Se määrittelee vain järjestelmän tarvittavien tehtävien suorittamiseksi, mutta ei anna erityistä kuvausta niiden toteuttamisesta. Tämä kuvataan erityisillä protokollilla tai säännöillä, jotka on suunniteltu tietylle tekniikalle, ottaen huomioon OSI-malli. OSI-tasot voidaan toteuttaa sekä laitteistossa että ohjelmistossa.

OSI-mallissa on seitsemän peruskerrosta (Kuva 4.1). Οʜᴎ alkaa fyysinen taso ja lopeta hakemukseen. Jokainen taso tarjoaa palveluita korkeammalle tasolle. Seitsemäs taso palvelee käyttäjiä suoraan.

Riisi. 4.1 OSI-OS malli.

OSI-malli toimi standardoinnin perustana koko verkkotoimialalla. Samalla OSI-malli on hyvä metodologinen perusta verkkoteknologioiden tutkimiselle. Vaikka muitakin malleja on kehitetty, useimmat verkkolaitteiden valmistajat määrittelevät tuotteensa OSI-referenssimallin mukaisesti.

OSI-referenssimalli vähentää tiedonsiirron verkossa seitsemään suhteellisen yksinkertaiseen osatehtävään. Jokainen niistä vastaa tiukasti määriteltyä OSI-mallin tasoaan. Kuitenkin tosielämässä jotkin laitteistot ja ohjelmistot vastaavat useista tasoista kerralla. OSI-mallin kaksi alinta kerrosta on toteutettu sekä laitteistossa että ohjelmistossa. Loput viisi tasoa ovat pääasiassa ohjelmistoja.

OSI-viitemalli määrittelee kunkin kerroksen tarkoituksen ja tasojen välisen vuorovaikutuksen säännöt (taulukko).

Taso avainsana Data Vastuullisuus
Sovellettu Erottaminen Viesti Verkkopalvelun tarjoaminen
Edustus Muodostaminen (pakkaus) Muovipussi Lähetä tiedostoja. Tiedonsalaus. Tietojen pakkaus
Istunto Dialogi Muovipussi Istunnon hallinta. Dialogi. Virheenhallinta. Tapahtuman käsittely.
Kuljetus Luotettavuus Segmentti. Datagrammi. Muovipussi Vaihteiston luotettavuus. Taattu toimitus.
Verkko Reititys. Vaihtaminen. Datagrammi. Cell. Muovipussi Looginen osoitteen reititys. Reititystaulukoiden ylläpito. Yhteysneutraali toimitus.
Kanava Kehys Muovipussi Toimitus fyysiseen osoitteeseen. Kehyssynkronointi. Pääsy siirtovälineeseen.
Fyysinen Bittiä Bittiä Bittisynkronointi. Sähköiset tiedot.

Riisi. VOS-mallin tasot ja niiden pääominaisuudet.

OSI-malli kuvaa tiedon polun verkkoympäristön läpi yhden tietokoneen sovellusohjelmasta toiseen tietokoneeseen. Tässä tapauksessa lähetetty tieto kulkee alas järjestelmän kaikkien tasojen läpi. Tasot klo erilaisia ​​järjestelmiä eivät pysty kommunikoimaan suoraan keskenään. Vain fyysinen taso voi tehdä tämän. Tietojen siirtyessä alaspäin järjestelmässä se muunnetaan muotoon, joka on kätevä lähetettäväksi fyysisten viestintäkanavien kautta. Näihin muunnettuihin tietoihin lisätään osoiteotsikko osoittamaan määränpää. Kun vastaanottaja on saanut nämä tiedot, se kulkee kaikkien tasojen läpi huipulle. Kun se kulkee läpi, tieto muunnetaan alkuperäiseen muotoonsa. Järjestelmän jokaisen kerroksen tulee luottaa viereisten kerrosten sille tarjoamiin palveluihin.

OSI-mallin perusideana on, että samojen kerrosten pitäisi toimia täsmälleen samalla tavalla eri järjestelmissä ilman, että ne pystyvät kommunikoimaan suoraan. Vastaavien tasojen välisen palvelun tulee olla sama erilaisia ​​järjestelmiä. Tämän periaatteen rikkominen voi johtaa siihen, että järjestelmästä toiseen lähetetty tieto ei kaikkien muunnosten jälkeen ole samanlainen kuin alkuperäinen. Tasojen läpi kulkevalla tiedolla on tietty muoto. Viesti on yleensä jaettu otsikkoon ja tietoosaan. Tietty muoto riippuu toiminnallinen tarkoitus taso, jolla tieto on annettu aika. Esimerkiksi verkkotasolla tietolohko koostuu verkko-osoite ja seuraavat tiedot. Verkkokerroksen tiedot puolestaan ​​voivat sisältää otsikoita ylemmiltä kerroksilta - kuljetus-, istunto-, esitys- ja sovelluskerroksilta. Lopuksi, kaikki tasot eivät tarvitse otsikoita. Jotkut kerrokset yksinkertaisesti muuntavat vastaanottamansa fyysiset tiedot muotoon, joka sopii viereisille kerroksille.

OSI-viitemalli ei määrittele verkon toteutusta. Se kuvaa vain kunkin tason ja toiminnot yleinen kaava tiedonsiirto verkossa. Se toimii perustana koko verkostostrategialle.

Protokollat ​​ja rajapinnat

Tietokoneiden välisen viestinnän suunnittelun, analysoinnin ja toteutuksen yksinkertaistamiseksi tämä menettely on jaettu useisiin hierarkkisesti toisiinsa liittyviin alitehtäviin.

Viestejä lähetettäessä molempien verkkovaihdon osallistujien on noudatettava monia käytäntöjä. Heidän on esimerkiksi sovittava tasoista ja muodosta sähköiset signaalit, tapa määrittää viestien pituus, sopia valvontamenetelmistä jne. Sopimusten tulee olla yhdenmukaisia ​​kaikilla tasoilla alusta alkaen matala taso bittien lähettäminen korkeimmalle tasolle, joka määrittää informaation tulkinnan. Tällaisia ​​formalisoituja sääntöjä, jotka määrittävät viestien järjestyksen ja muodon yhdellä tasolla, kutsutaan protokollat. Hierarkkisesti järjestettyä protokollasarjaa kutsutaan yleisesti pino viestintäprotokollia.

Samassa solmussa olevien naapurikerrosten protokollat ​​ovat myös vuorovaikutuksessa keskenään selkeästi määriteltyjen viestien muotoa kuvaavien sääntöjen mukaisesti. Näitä sääntöjä kutsutaan yleensä ns käyttöliittymä. Rajapinta määrittelee joukon palveluita, jotka alla oleva kerros tarjoaa ylemmälle kerrokselle.

OSI-malli vain kuvaa Järjestelmätyökalut vuorovaikutusta koskematta käyttäjän sovelluksiin. Sovellukset toteuttavat omat vuorovaikutusmallinsa käyttämällä järjestelmän tiloja.

Sovellus voi käyttää järjestelmän vuorovaikutustyökaluja paitsi järjestääkseen dialogia toisen toisella koneella toimivan sovelluksen kanssa, vaan myös saadakseen tietyn verkkopalvelun palvelut, esimerkiksi pääsyn poistetut tiedostot, lähettää sähköpostia tai tulostaa jaetulla tulostimella.

Oletetaan, että sovellus tekee pyynnön sovelluskerrokselle, esimerkiksi tiedostopalvelu. Tämän pyynnön perusteella sovellustason ohjelmisto luo viestin vakiomuoto͵ kohtaan ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ sijoittaa palvelutiedot (otsikon) ja tarvittavat tiedot. Tämä viesti lähetetään sitten esitystasolle. Esityskerros lisää otsikkonsa viestiin ja välittää tuloksen alas istuntokerrokseen, joka lisää otsikon jne. Lopuksi viesti saavuttaa alimman, fyysisen kerroksen, joka välittää sen suoraan viestintälinjoja pitkin.

Kun viesti saapuu toiselle koneelle verkon kautta, se siirtyy peräkkäin tasolta toiselle. Jokainen taso analysoi, käsittelee ja poistaa tasonsa otsikon, suorittaa vastaavat toiminnot ja välittää viestin seuraavalle tasolle. Vuorovaikutteisten koneiden välillä on yleensä erilaisia ​​välilaitteita.

OSI-malli erottaa kaksi perustyyppi protokollat. Pöytäkirjoissa alkaen yhteyden muodostaminen(Connection-Oriented Network Service, CONS) ennen tietojen vaihtoa lähettäjän ja vastaanottajan on ensin muodostettava yhteys ja mahdollisesti käytettävä protokollaa. Dialogin päätyttyä heidän on katkaistava yhteys.

Toinen protokollien ryhmä ovat protokollat ​​ilman ennen yhteyden muodostamista(Connectionless Network Service, CLNS). Tällaisia ​​protokollia kutsutaan myös datagrammiprotokollat. Lähettäjä yksinkertaisesti lähettää viestin, kun se on valmis. Verkot käyttävät sekä näitä että muita protokollia.

OSI-mallin kerrokset

Käsite ja tyypit. Luokan "Avointen järjestelmien vuorovaikutuksen malli" luokittelu ja ominaisuudet. 2017, 2018.

  • - Avointen järjestelmien vuorovaikutuksen vertailumalli (OSI – Open Systems Interconnection)

    Avointen järjestelmien vuorovaikutusmalli koostuu seitsemästä tasosta. Sovellustason edustajaistunto Transport Network Channel Fyysinen 7. kerros - sovellus - tukee sovellusta... .


  • - Avointen järjestelmien vuorovaikutuksen malli. Tasojen ominaisuudet.

    Avointen järjestelmien yhteenliittämisen referenssimalli koostuu seitsemästä kerroksesta: 1. Fyysinen kerros - avoimien järjestelmien yhteenliittämismallin protokollahierarkian perustaso. Fyysisen kerroksen tarkoituksena on tarjota mekaanisia, sähköisiä,...


  • - Avointen järjestelmien vuorovaikutusmalli

    Tietokoneverkkoja luotaessa pääasiallinen ratkaistava tehtävä on varmistaa laitteiden yhteensopivuus sähköisten ja mekaanisten ominaisuuksien suhteen ja varmistaa yhteensopivuus tietolähteitä(ohjelmat ja tiedot) koodausjärjestelmän ja -muodon mukaan... .


  • - Avointen järjestelmien vuorovaikutusmalli

    Avoin järjestelmä on järjestelmä, joka on käytettävissä vuorovaikutuksessa muiden järjestelmien kanssa hyväksyttyjen standardien mukaisesti. Tällä hetkellä avoimien järjestelmien yhteenliittämismalli on suosituin verkkoarkkitehtuurimalli. Yleensä verkossa pitäisi olla... .


  • - Aihe 9. Avointen järjestelmien OSI vuorovaikutuksen malli

    Kontrollikysymykset 1. Listaa tapoja yhdistää tietokoneita ja verkkotyyppejä. 2. Mikä on väliaikaista (yksinkertaisin) tietokoneverkko? 3. Mikä on nollamodeemi? 4. Erillisten viestintäkanavien tarkoitus. Miten ne toteutetaan fyysisesti? 5. Mitä kutsutaan... .


  • - Avointen järjestelmien vuorovaikutuksen vertailumalli

    Tietoliikenneverkoissa tiedonvaihto tapahtuu tiettyjen, ennalta sovittujen sääntöjen (standardien) mukaisesti. Useat kansainväliset järjestöt kehittävät näitä sääntöjä. Vuorovaikutus nykyaikaisissa tietoliikenneverkoissa järjestetään... .


  • OSI-verkkomalli(Englanti) avata järjestelmät yhteenliittäminen perus viite malli- avoimien järjestelmien vuorovaikutuksen perusreferenssimalli) - OSI/ISO-verkkoprotokollapinon verkkomalli.

    OSI-protokollien pitkittyneen kehityksen vuoksi tällä hetkellä käytössä oleva pääprotokollapino on TCP/IP, joka on kehitetty ennen OSI-mallin käyttöönottoa ja ilman yhteyttä siihen.

    OSI malli

    Tietotyyppi

    Kerros

    Toiminnot

    7. Sovellus

    Pääsy verkkopalveluihin

    6. Esittely

    Tietojen esitys ja salaus

    5. Istunto

    Istunnon hallinta

    Segmentit/Datagrammit

    4. Kuljetus

    Suora yhteys päätepisteiden välillä ja luotettavuus

    3. Verkko

    Reitin määrittäminen ja looginen osoitus

    2. Kanava (tietolinkki)

    Fyysinen osoitus

    1. Fyysinen

    Työskentely siirtovälineiden, signaalien ja binääridatan kanssa

    osi mallin tasot

    Kirjallisuudessa on useimmiten tapana aloittaa OSI-mallin kerrosten kuvaaminen kerroksesta 7, jota kutsutaan sovelluskerrokseksi, jossa käyttäjäsovellukset pääsevät verkkoon. OSI-malli päättyy 1. kerrokseen - fyysiseen, joka määrittelee riippumattomien valmistajien tiedonsiirtovälineille vaatimat standardit:

      siirtovälineen tyyppi (kuparikaapeli, valokuitu, radioilma jne.),

      signaalin modulaatiotyyppi,

      loogisten diskreettien tilojen signaalitasot (nolla ja yksi).

    Minkä tahansa OSI-mallin protokollan on oltava vuorovaikutuksessa joko kerroksensa protokollien kanssa tai yksikköä korkeammalla ja/tai alemmalla tasolla olevien protokollien kanssa. Vuorovaikutuksia yhden tason protokollien kanssa kutsutaan vaakasuuntaisiksi ja yhden ylemmän tai alemman tasojen kanssa vertikaaliseksi. Mikä tahansa OSI-mallin protokolla voi suorittaa vain oman kerroksensa toimintoja, eikä se voi suorittaa toisen kerroksen toimintoja, joita ei suoriteta vaihtoehtoisten mallien protokollissa.

    Jokainen taso vastaa tietyllä tavalla omaa operandiaan - loogisesti jakamatonta dataelementtiä, jota voidaan käyttää erillisellä tasolla mallin ja käytettyjen protokollien puitteissa: fyysisellä tasolla pienin yksikkö on bittiä, linkkitasolla tiedot yhdistetään kehyksiksi, verkkotasolla - paketeiksi (datagrammeiksi), kuljetuksen aikana - segmenteiksi. Kaikki loogisesti lähetystä varten yhdistetty data - kehys, paketti, datagrammi - katsotaan sanomaksi. Yleisesti sanomat ovat istunnon, edustajan ja sovellustason operandit.

    Perustasolle verkkoteknologiat sisältää fyysiset ja datalinkkikerrokset.

    Sovelluskerros

    Sovelluskerros (sovelluskerros) - ylhäältä mallin taso, varmistaen käyttäjien sovellusten vuorovaikutuksen verkon kanssa:

      Sallii sovellusten käyttää verkkopalveluita:

      • etäkäyttö tiedostoihin ja tietokantoihin,

        lähetys Sähköposti;

      on vastuussa palvelutietojen välittämisestä;

      tarjoaa sovelluksille virhetietoja;

      luo kyselyitä esitystasolle.

    Sovellustason protokollat: RDP HTTP (HyperText Transfer Protocol), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), SNMP (Simple Network Management Protocol), POP3 (Post Office Protocol Version 3), FTP (File Transfer Protocol), XMPP, OSCAR, Modbus, SIP, TELNET ja muut.

    Executive taso

    Executive-taso (esitystaso; englanti) esittely kerros) tarjoaa protokollan muuntamisen ja tietojen salauksen/salauksen purkamisen. Sovelluskerrokselta vastaanotetut sovelluspyynnöt muunnetaan muotoon verkon yli siirtoa varten esityskerroksessa ja verkosta vastaanotettu data muunnetaan sovellusmuotoon. Tällä tasolla voidaan suorittaa tietojen pakkaus/purku tai koodaus/dekoodaus sekä pyyntöjen uudelleenohjaus toiselle verkkoresurssi, jos niitä ei voida käsitellä paikallisesti.

    Esityskerros on yleensä väliprotokolla naapurikerrosten tiedon muuntamiseksi. Tämä mahdollistaa erilaisten tietokonejärjestelmien sovellusten välisen viestinnän sovelluksille läpinäkyvällä tavalla. Esityskerros tarjoaa koodin muotoilun ja muunnoksen. Koodin muotoilulla varmistetaan, että sovellus vastaanottaa käsiteltäväksi sen kannalta järkevää tietoa. Tämä kerros voi tarvittaessa kääntää tietomuodosta toiseen.

    Esityskerros ei käsittele vain datan muotoja ja esitystapaa, vaan se käsittelee myös ohjelmien käyttämiä tietorakenteita. Siten kerros 6 järjestää datan sitä lähetettäessä.

    Ymmärtääksemme, miten tämä toimii, kuvitellaan, että on olemassa kaksi järjestelmää. Toinen käyttää laajennettua binaarista tiedonvaihtokoodia EBCDIC edustamaan tietoja, esimerkiksi tämä voi olla IBM:n keskuskone, ja toinen käyttää amerikkalaista standardia tiedonvaihtokoodia ASCII (useimmat muut tietokonevalmistajat käyttävät sitä). Jos näiden kahden järjestelmän on vaihdettava tietoja, tarvitaan esityskerros, joka suorittaa muunnoksen ja kääntää kahden eri muodon välillä.

    Toinen esityskerroksessa suoritettava toiminto on tietojen salaus, jota käytetään tapauksissa, joissa on tarpeen suojata lähetettyä tietoa luvattomien vastaanottajien vastaanottamiselta. Tämän tehtävän suorittamiseksi esityskerroksen prosessien ja koodin on suoritettava datamuunnos.

    Esityskerroksen standardit määrittelevät myös, kuinka graafiset kuvat esitetään. Näihin tarkoituksiin voidaan käyttää PICT-muotoa - kuvamuotoa, jota käytetään QuickDraw-grafiikan siirtämiseen ohjelmien välillä. Toinen esitysmuoto on merkitty TIFF-kuvatiedostomuoto, jota käytetään tyypillisesti korkearesoluutioisille rasterikuville. Seuraava esityskerroksen standardi, jota voidaan käyttää grafiikkaan, on JPEG-standardi.

    On olemassa toinen ryhmä esitystason standardeja, jotka määrittelevät ääni- ja elokuvafragmenttien esittämisen. Tämä sisältää Electronic Musical Instrument Interface (MIDI) -liittymän digitaalinen edustus MPEG Cinematography Experts Groupin kehittämä musiikki.

    Esityskerroksen protokollat: AFP - Apple Fileing Protocol, ICA - Independent Computing Architecture, LPP - Lightweight Presentation Protocol, NCP - NetWare Core Protocol, NDR - Network Data Representation, XDR - eXternal Data Representation, X.25 PAD - Packet Assembler/toDisassembler .

    Istuntokerros

    Istuntotaso istunto kerros) -malli varmistaa viestintäistunnon ylläpidon, jolloin sovellukset voivat olla vuorovaikutuksessa toistensa kanssa pitkä aika. Kerros hallitsee istunnon luomista/päättämistä, tiedonvaihtoa, tehtävien synkronointia, tiedonsiirtokelpoisuuden määrittämistä ja istunnon ylläpitoa sovelluksen epäaktiivisuuden aikana.

    Istuntokerroksen protokollat: ADSP, ASP, H.245, ISO-SP (OSI Session Layer Protocol (X.225, ISO 8327)), iSNS, L2F, L2TP, NetBIOS, PAP (Password Authentication Protocol), PPTP, RPC, RTCP , SMPP, SCP (Session Control Protocol), ZIP (Zone Information Protocol), SDP (Sockets Direct Protocol).

    Kuljetuskerros

    Kuljetuskerros kuljetus kerros) -malli on suunniteltu varmistamaan luotettava tiedonsiirto lähettäjältä vastaanottajalle. Luotettavuustaso voi kuitenkin vaihdella suuresti. Kuljetuskerroksen protokollia on monia luokkia protokollista, jotka tarjoavat vain perussiirtotoiminnot (esimerkiksi tiedonsiirtotoiminnot ilman kuittausta), protokolliin, jotka varmistavat, että useita datapaketteja toimitetaan määränpäähän oikeassa järjestyksessä, multipleksoi useita tietoja. virtoja, tarjoavat tietovirran ohjausmekanismin ja takaavat vastaanotetun tiedon luotettavuuden. Esimerkiksi UDP rajoittuu tietojen eheyden valvontaan yhden datagrammin sisällä, eikä se sulje pois mahdollisuutta menettää koko paketti tai kopioida paketteja, mikä häiritsee datapakettien vastaanottojärjestystä tai niiden saapumis- tai kopiointijärjestyksen häiriintyminen, voivat jakaa tietoja uudelleen hajottamalla suuria osia tiedoista fragmenteiksi ja päinvastoin yhdistämällä fragmentteja yhdeksi paketiksi.

    Siirtokerroksen protokollat: ATP, CUDP, DCCP, FCP, IL, NBF, NCP, RTP, SCTP, SPX, SST, TCP (Transmission Control Protocol), UDP (User Datagram Protocol).

    Verkkokerros

    Verkkokerros verkkoon kerros) malli on suunniteltu määrittämään tiedonsiirtopolku. Vastaat loogisten osoitteiden ja nimien kääntämisestä fyysisiksi, lyhimpien reittien määrittämisestä, vaihdosta ja reitityksestä, verkon ongelmien ja ruuhkautumisen seurannasta.

    Verkkokerroksen protokollat ​​reitittävät tiedot lähteestä määränpäähän. Tällä tasolla toimivia laitteita (reitittimiä) kutsutaan perinteisesti kolmannen tason laitteiksi (OSI-mallin tasonumeron perusteella).

    Verkkokerroksen protokollat: IP/IPv4/IPv6 (Internet Protocol), IPX, X.25, CLNP ( verkkoprotokolla ilman yhteyksien järjestämistä), IPsec (Internet Protocol Security). Reititysprotokollat ​​- RIP, OSPF.

    Tietolinkkikerros

    Tietolinkkikerros tiedot linkki kerros) on suunniteltu varmistamaan verkkojen vuorovaikutus fyysisellä tasolla ja hallitsemaan mahdollisia virheitä. Se pakkaa fyysiseltä kerrokselta vastaanotetut bitteinä esitetyt tiedot kehyksiin, tarkastaa niiden eheyden ja tarvittaessa korjaa virheet (muodostaa toistuvan pyynnön vaurioituneesta kehyksestä) ja lähettää ne verkkokerrokseen. Tietolinkkikerros voi kommunikoida yhden tai useamman fyysisen kerroksen kanssa valvoen ja hallitseen tätä vuorovaikutusta.

    IEEE 802 -spesifikaatio jakaa tämän kerroksen kahteen alikerrokseen: MAC. media pääsy ohjata) säätelee pääsyä jaettuun fyysiseen tietovälineeseen, LLC (eng. looginen linkin ohjaus) tarjoaa verkkokerroksen palvelua.

    Kytkimet, sillat ja muut laitteet toimivat tällä tasolla. Nämä laitteet käyttävät kerroksen 2 osoitteita (kerrosnumeron mukaan OSI-mallissa).

    Linkkikerroksen protokollat ​​- ARCnet, ATMEthernet, Ethernetin automaattinen suojauskytkentä (EAPS), IEEE 802.2, IEEE 802.11 langaton LAN, LocalTalk, (MPLS), Point-to-Point Protocol (PPP), Point-to-Point Protocol over Ethernet (PPPoE) ),StarLan,Token ring,Yksisuuntaisen linkin tunnistus (UDLD),x.25.

    Fyysinen kerros

    Fyysinen taso fyysistä kerros) - mallin alin taso, joka määrittää menetelmässä esitetyn tiedon välitystavan binääri, laitteesta (tietokoneesta) toiseen. Ne välittävät sähköisiä tai optisia signaaleja kaapeli- tai radiolähetykseksi ja vastaavasti vastaanottavat ja muuntavat ne databiteiksi digitaalisten signaalien koodausmenetelmien mukaisesti.

    Keskittimet, signaalitoistimet ja mediamuuntimet toimivat myös tällä tasolla.

    Fyysisen kerroksen toiminnot on toteutettu kaikissa verkkoon kytketyissä laitteissa. Tietokoneen puolella fyysisen kerroksen toiminnot suorittaa verkkosovitin tai sarjaportti. Fyysinen kerros viittaa fyysisiin, sähköisiin ja mekaanisiin rajapintoihin kahden järjestelmän välillä. Fyysinen kerros määrittelee sellaiset tiedonsiirtovälineet kuin optinen kuitu, kierretty pari, koaksiaalikaapeli, satelliittikanava tiedonsiirrot jne. Fyysiseen kerrokseen liittyvät verkkoliityntätyypit ovat: V.35, RS-232, RS-485, RJ-11, RJ-45, AUI- ja BNC-liittimet.

    Fyysisen kerroksen protokollat: IEEE 802.15 (Bluetooth),IRDA,EIARS-232,EIA-422,EIA-423,RS-449,RS-485,DSL,ISDN,SONET/SDH,802.11Wi-Fi,Etherloop,GSMUm-radioliitäntä ,ITU ja ITU-T,TransferJet,ARINC 818,G.hn/G.9960.

    TCP/IP-perhe

    TCP/IP-perheessä on kolme kuljetusprotokolla: TCP, täysin yhteensopiva OSI:n kanssa, varmentaa tietojen vastaanottamisen UDP:llä, joka vastaa siirtokerrosta vain portin avulla, joka varmistaa datagrammien vaihdon sovellusten välillä, mutta ei takaa tietojen vastaanottamista; ja SCTP, jotka on suunniteltu poistamaan jotkin TCP:n puutteet ja lisäävät joitain innovaatioita. (TCP/IP-perheessä on vielä noin kaksisataa protokollaa, joista tunnetuin on sisäisiin operatiivisiin tarpeisiin käytetty ICMP-palveluprotokolla; loput eivät myöskään ole siirtoprotokollia).

    IPX/SPX-perhe

    IPX/SPX-perheessä portit (kutsutaan socketiksi tai socketiksi) näkyvät IPX-verkkokerroksen protokollassa, mikä mahdollistaa datagrammien vaihdon sovellusten välillä (käyttöjärjestelmä varaa osan pistokkeista itselleen). SPX-protokolla puolestaan ​​täydentää IPX:ää kaikilla muilla siirtokerroksen ominaisuuksilla täysin OSI:n mukaisesti.

    IPX käyttää isäntäosoitteena nelitavuisesta verkkonumerosta (reitittimien antamasta) ja verkkosovittimen MAC-osoitteesta muodostettua tunnistetta.

    TCP/IP-malli (5 kerrosta)

      Sovelluskerros (5) tai sovelluskerros tarjoaa palveluita, jotka tukevat suoraan käyttäjäsovelluksia, kuten ohjelmistoja tiedostonsiirto, pääsy tietokantaan, sähköpostipalvelut, palvelimen rekisteröintipalvelu. Tämä taso ohjaa kaikkia muita tasoja. Jos käyttäjä esimerkiksi työskentelee Excel-laskentataulukoiden kanssa ja päättää tallentaa työtiedoston omaan hakemistoonsa verkkotiedostopalvelimelle, sovelluskerros varmistaa, että tiedosto siirretään työkoneelta verkkoasemalle läpinäkyvästi käyttäjälle. .

      Kuljetus (4) kerros (Transport Layer) varmistaa pakettien toimituksen ilman virheitä ja häviöitä sekä vaaditussa järjestyksessä. Tässä tapahtuu jako lohkoihin. lähetetyt tiedot, sijoitetaan paketteihin, ja vastaanotettujen tietojen palauttaminen paketeista. Pakettitoimitus on mahdollista sekä muodostamalla yhteys (virtuaalikanava) että ilman. Kuljetuskerros on rajakerros ja silta kolmen ylimmän, jotka ovat erittäin sovelluskohtaisia, ja kolmen alimman, jotka ovat erittäin verkkokohtaisia, välillä.

      Verkko (3) taso (verkkokerros) vastaa pakettien osoittamisesta ja loogisten nimien (loogisten osoitteiden, kuten IP-osoitteiden tai IPX-osoitteiden) kääntämisestä fyysisiksi nimiksi verkon MAC-osoitteet(ja takaisin). Samalla tasolla ratkaistaan ​​ongelma valita reitti (polku), jota pitkin paketti toimitetaan määränpäähänsä (jos verkossa on useita reittejä). Verkkotasolla toimivat monimutkaiset väliverkkolaitteet, kuten reitittimet.

      Kanava (2) kerros tai siirtolinjan ohjauskerros (tietolinkkikerros) on vastuussa vakiotyyppisten pakettien (kehysten) luomisesta tietylle verkolle (Ethernet, Token-Ring, FDDI), mukaan lukien alku- ja loppuohjauskentät. Täällä verkkoon pääsyä ohjataan, lähetysvirheet havaitaan laskemalla tarkistussummat ja virheelliset paketit lähetetään uudelleen vastaanottimelle. Tietolinkkikerros on jaettu kahteen alikerrokseen: ylempään LLC:hen ja alempaan MAC:iin. Keskitason verkkolaitteet, kuten kytkimet, toimivat datalinkkitasolla.

      Fyysinen (1) kerros (Physical Layer)– tämä on mallin alin taso, joka vastaa lähetetyn tiedon koodaamisesta käytetyssä siirtovälineessä hyväksytyille signaalitasoille ja käänteiskoodauksesta. Se määrittelee myös liittimiä, liittimiä, sähkösovitusta, maadoitusta, häiriösuojausta jne. koskevat vaatimukset. Fyysisellä tasolla toimivat verkkolaitteet, kuten lähetin-vastaanottimet, toistimet ja toistinkeskittimet.

    Tämän päivän artikkelissa haluan palata perusasioihin ja puhua niistä avoimet vuorovaikutusmallit OSI-järjestelmät . Tämä materiaali on hyödyllinen aloittelijoille järjestelmänvalvojat ja kaikille tietokoneverkkojen rakentamisesta kiinnostuneille.

    Kaikki verkon komponentit tiedonsiirtovälineestä laitteisiin toimivat ja ovat vuorovaikutuksessa keskenään sääntöjen mukaan, jotka on kuvattu ns. avointen järjestelmien vuorovaikutusmallit.

    Avointen järjestelmien yhteentoimivuusmalli OSI(Open System Interconnection) on kansainvälisen organisaation kehittämä ISO-standardien (International Standards Organization) mukaisesti.

    OSI-mallin mukaan lähteestä kohteeseen siirretty data kulkee seitsemän tasoa . Jokaisella tasolla suoritetaan tietty tehtävä, joka viime kädessä ei ainoastaan ​​takaa tietojen toimittamista lopulliseen määränpäähän, vaan myös tekee niiden välittämisestä riippumatonta tähän käytetyistä keinoista. Näin saavutetaan yhteensopivuus eri topologioiden ja verkkojen välillä verkkolaitteet.

    Jakaa kaikki verkkotyökalut tasojen mukaan yksinkertaistaa niiden kehittämistä ja soveltamista. Mitä korkeampi taso, sitä monimutkaisempi ongelma se ratkaisee. OSI-mallin kolme ensimmäistä kerrosta ( fyysinen, kanava, verkko) liittyvät läheisesti verkkoon ja käytettyihin verkkolaitteisiin. Kolme viimeistä tasoa ( istunto, tietojen esityskerros, sovellus) on toteutettu käyttöjärjestelmällä ja sovellusohjelmilla. Kuljetuskerros toimii välittäjänä näiden kahden ryhmän välillä.

    Ennen kuin tiedot lähetetään verkon kautta, ne jaetaan paketteja , eli tietyllä tavalla järjestettyjä tietoja vastaanottaville ja lähettäville laitteille ymmärrettäviksi. Dataa lähetettäessä paketti käsitellään peräkkäin OSI-mallin kaikilla tasoilla sovelluksesta fyysiseen. Jokaisella tasolla ohjaa kyseisen tason tietoja (kutsutaan paketin otsikko ), joka on tarpeen onnistuneelle tiedonsiirrolle verkon kautta.

    Tämän seurauksena tämä verkkoviesti alkaa muistuttaa monikerroksista kerrosta, jonka on oltava "syötävä" sen vastaanottavalle tietokoneelle. Tätä varten on tarpeen noudattaa tiettyjä sääntöjä tietojenvaihdosta välillä verkkoon kytketyt tietokoneet. Näitä sääntöjä kutsutaan protokollat .

    Vastaanottopuolella paketti käsitellään kaikkien OSI-mallin kerrosten avulla käänteisessä järjestyksessä alkaen fyysisestä ja päättyen sovellukseen. Jokaisella kerroksella vastaavat välineet lukevat kerroksen protokollan ohjaamana pakettitiedon, poistavat sitten lähettävän puolen samalla tasolla pakettiin lisäämät tiedot ja välittävät paketin välineille. seuraava taso. Kun paketti saavuttaa sovelluskerroksen, kaikki ohjaustiedot poistetaan paketista ja tiedot palautuvat alkuperäiseen muotoonsa.

    Katsotaanpa nyt OSI-mallin kunkin kerroksen toimintaa yksityiskohtaisemmin:

    Fyysinen kerros – alin, jonka takana on suoraan viestintäkanava, jonka kautta tietoa välitetään. Hän osallistuu viestinnän järjestämiseen ottaen huomioon tiedonsiirtovälineen ominaisuudet. Siten se sisältää kaikki tiedot tiedonsiirtovälineestä: signaalin taso ja taajuus, häiriön esiintyminen, signaalin vaimennuksen taso, kanavan vastus jne. Lisäksi hän on vastuussa tietovirran välittämisestä ja muuntamisesta sen mukaisesti olemassa olevia menetelmiä koodaus. Fyysisen kerroksen työ osoitetaan aluksi verkkolaitteille.
    On syytä huomata, että fyysisen kerroksen avulla langallinen ja langaton verkko. Ensimmäisessä tapauksessa as fyysinen ympäristö kaapelia käytetään, toinen käyttää mitä tahansa langatonta viestintää, kuten radioaaltoja tai infrapunasäteilyä.

    Tietolinkkikerros suorittaa vaikeimman tehtävän - varmistaa taatun tiedonsiirron fyysisen kerroksen algoritmeilla ja varmistaa vastaanotetun tiedon oikeellisuuden.

    Ennen tiedonsiirron aloittamista selvitetään siirtokanavan saatavuus. Tiedot välitetään lohkoissa nimeltä henkilöstöä , tai kehyksiä . Jokainen tällainen kehys syötetään bittijonolla lohkon lopussa ja alussa, ja sitä myös täydennetään tarkistussumma. Vastaanottaessaan tällaista lohkoa linkkikerroksessa, vastaanottajan on tarkistettava lohkon eheys ja verrattava vastaanotettua tarkistussummaa sen koostumukseen sisältyvään tarkistussummaan. Jos ne täsmäävät, tietoja pidetään oikeina, muuten tallennetaan virhe ja vaaditaan uudelleenlähetys. Joka tapauksessa lähettäjälle lähetetään signaali toiminnan tuloksella, ja tämä tapahtuu jokaisen kehyksen kohdalla. Siten linkkikerroksen toinen tärkeä tehtävä on tietojen oikeellisuuden tarkistaminen.

    Tietolinkkikerros voidaan toteuttaa sekä laitteistossa (esim. kytkimien avulla) että käyttämällä ohjelmisto(esimerkiksi verkkosovittimen ajurit).

    Verkkokerros tarvitaan tiedonsiirtotyön suorittamiseen ja alustavasti määritetään optimaalinen reitti paketeille liikkua. Koska verkko voi koostua segmenteistä, joilla on erilaiset topologiat, verkkokerroksen päätehtävänä on määrittää lyhin polku muuntaen samanaikaisesti loogisia osoitteita ja nimiä. verkkolaitteet fyysiseen esitykseensä. Tätä prosessia kutsutaan reititys , ja sen merkitystä ei voi yliarvioida. Reitityskaavio, jota päivitetään jatkuvasti ilmaantumisen vuoksi monenlaisia"ruuhkat" verkossa, tiedonsiirto tapahtuu mahdollisimman lyhyessä ajassa ja suurimmalla nopeudella.

    Kuljetuskerros käytetään luotettavan tiedonsiirron järjestämiseen, joka eliminoi tiedon katoamisen, virheellisyyden tai päällekkäisyyden. Samalla valvotaan noudattamista oikea järjestys dataa lähetettäessä ja vastaanotettaessa jakamalla ne pienemmiksi paketeiksi tai yhdistämällä niitä suurempiin informaation eheyden säilyttämiseksi.

    Istuntokerros on vastuussa viestintäistunnon luomisesta, ylläpitämisestä ja ylläpitämisestä koko tietomäärän siirtämiseen tarvittavan ajan. Lisäksi se synkronoi pakettien lähetyksen tarkistamalla paketin toimituksen ja eheyden. Tiedonsiirtoprosessin aikana luodaan erityisiä ohjauspisteitä. Jos lähetyksen ja vastaanoton aikana tapahtuu virhe, puuttuvat paketit lähetetään uudelleen lähimmästä alkaen ohjauspiste, jonka avulla voit siirtää koko tietomäärän mahdollisimman nopeasti Lyhytaikainen, joka tarjoaa yleensä hyvän nopeuden.

    Tietojen esityskerros (tai kuten sitä myös kutsutaan, toimeenpaneva taso ) on keskitasoa, sen päätehtävänä on muuntaa tiedot verkon kautta lähetettävästä formaatista korkeammalle tasolle ymmärrettävään muotoon ja päinvastoin. Lisäksi se vastaa tietojen tuomisesta yhteen muotoon: kun tietoa siirretään kahden välillä ehdottomasti eri verkkoja Kanssa eri formaatteja tiedot, niin ennen niiden käsittelyä on tarpeen saattaa se muotoon, joka on ymmärrettävä sekä vastaanottajalle että lähettäjälle. Tällä tasolla käytetään salaus- ja tiedonpakkausalgoritmeja.

    Sovelluskerros – viimeinen ja korkein OSI-mallissa. Vastaa verkon yhdistämisestä käyttäjiin - sovelluksiin, jotka vaativat tietoa verkkopalveluilta kaikilla tasoilla. Sen avulla saat selville kaiken tiedonsiirtoprosessin aikana tapahtuneen sekä tiedon siirtoprosessin aikana tapahtuneista virheistä. Sitä paitsi, tämä taso varmistaa kaikkien verkkoyhteyksien kautta suoritettavien ulkoisten prosessien toiminnan - tietokannat, sähköpostiohjelmat, tiedostojen lataushallintaohjelmat jne.

    Löysin Internetistä kuvan, jossa tuntematon kirjoittaja esitteli verkkomalli OSI hampurilaisen muodossa. Minusta tämä on erittäin mieleenpainuva kuva. Jos joudut yhtäkkiä jossain tilanteessa (esimerkiksi työhaastattelussa) listaamaan kaikki OSI-mallin seitsemän kerrosta oikeassa järjestyksessä muistista - muista vain Tämä kuva, ja tämä auttaa sinua. Mukavuuden vuoksi käänsin tasojen nimet englannista venäjäksi: Siinä kaikki tältä päivältä. Seuraavassa artikkelissa jatkan aihetta ja puhun siitä.